4.2.1. Расчет цепных передач

Исходные данные (получены из кинематического расчета привода):

n₁ – частота вращения ведущей звездочки, об/мин;

P₁– передаваемая мощность, кВт, или

– вращающий момент на ведущей звез­дочке, Нм;

и – передаточное число.

1. Определить число зубьев ведущей и ведомой звездочек.

Число зубьев ведущей звездочки принимают нечетным, по возможности простым и с учетом передаточного отношения:

при и≤5 z_1расч = 29 – 2 и,

при и >5 z_1расч =29 – 1,5 и.

Принять z₁ ≥ z_1расч до целого нечетного числа. Минимальное число зубьев звездочки при v ≤ 2 м/с принимают 13…15, при v > 2 м/с 17…19.

Следует иметь в виду, что с уменьшением числа зубьев звездочек из-за большого угла поворота шарнира увеличивается неравномерность движения цепи и интенсивность изнашивания шарниров.

Число зубьев ведомой звездочки рассчитывается как z_2расч = z₁и и далее округляется до целого числа z₂. Для исключения нарушения зацепления цепи с зубьями звездочки допустимое максимальное число зубьев звездочки рекомендуется принимать не более 120.

При работе цепи велика вероятность возникновения поперечных колебаний, что вызывает дополнительные поперечные нагрузки. Поэтому при шаге цепи более 50 мм или высоких скоростях для уменьшения динамических нагрузок и габаритных размеров передачи рекомендуется применять двух- или трехрядные цепи.

2. Определить передаточное число по выбранным числам зубьев звездочек и_расч = z₂ /z₁.

3. Провести сравнение u_расч и u: если разница между u_расч и u превышает 5 %, то вернуться к п. 2 и изменить значения z₁ и z_2.; если разница между u_расч и u не превышает 5 % , то перейти к расчету по п. 4.

Рекомендуется принимать u≤6. При малых скоростях движения цепи допускается u≤ 10. Следует иметь в виду, что с уменьшением передаточного числа плавность работы цепи возрастает.

4. Определить коэффициент эксплуатации К_э.

К_э = К_д К_а К_см К_нК_реж К_рег , (4.2.1)

где К_д – коэффициент динамичности, учитыва­ющий характер действующей на цепь внешней нагрузки; К_а – коэффициент межосевого расстояния или длины цепи; К_н – коэф­фициент наклона передачи к горизонтали; К_см – коэффици-ент, учитывающий способ смазывания; К_рег – ко­эффициент, учитывающий способ регулирова­ния передачи; К_реж – коэффициент, учитывающий режим или продолжительность работы. Значения коэффициентов приведены

в табл. 4.2.1.

5. Определить ориентировочное значение шага цепи (основная формула проектного расчета передачи).

Таблица 4.2.1

Значения коэффициентов при расчете цепи по износостойкости шарниров

Коэффициент	Условие работы	Значения
динамичности Кд	при спокойная нагрузке	1,0
	при толчкообразной или переменной нагрузке	1,25…1,5
	при сильных толчках	1,8
межосевого расстояния или длины цепи Ка	при а = (30…50)t	1,0
	при а < 25t	1,25
	при а = (60…80)t	0,9
способа смазки Ксм	смазка непрерывная в масляной ванне	0,8
	при регулярном капельном смазывании	1,0
	при периодическом смазывании	1,5
наклона передачи к горизонту Кн	при угле наклона линии центров звездочек к горизонту до 60°	1,0
	при угле наклона линии центров звездочек к горизонту более 60°	1,25
режима работы Креж	работа односменная	1,0
	двухсменная	1,25
	трехсменная	1,5
способа регулирования натяжения цепи Крег	при регулировании натяжения цепи за счет перемещения звездочки (при подвижных опорах)	1,0
	при использовании натяжных звездочек или роликов	1,1
	для нерегулируемых передач	1,25

В зависимости от параметра, заданного в исходных данных (Т₁ или N₁), необходимый шаг цепи, мм, определяется по формулам 4.2.1, 4.2.2 или 4.2.3:

а) при задании Т₁

, (4.2.2)

где – вращающий момент на ведущей звез­дочке; m – коэффициент рядности: для однорядной цепи m =1, для двухрядной m =1,7, для трехрядной m= 2,5.

Если число рядов цепи неизвестно, для предварительного расчета разрешается принять m =1; [р] – допускаемое давление в шарнирах, МПа, принять по таблице 4.2.2.

Для однорядных цепей типа ПР можно использовать упрощенную зави­симость

; (4.2.3)

б) при задании N₁

. (4.2.4)

Таблица 4.2.2

Допускаемое давление в шарнирах роликовых цепей

Шаг цепи t, мм	[p],МПа при частоте вращения малой звездочки,
	50	200	400	600	800	1000	1200	1600	2000	2400	2800
12,7…15,87	35	31,5	28,7	26,2	24,2	22,4	21	18,5	16,3	14,7	13,4
19,05…25,4	35	30	26,2	23,4	21	19	17,5	15	-	-	-
31,75…38,1	35	28,7	24,2	21	18,5	15	15	-	-	-	-
44,45…50,8	35	26,2	21	17,5	15	-	-	-	-	-	-

6. Выбрать шаг цепи по ГОСТ 13568-97 нормальной серии с учетом .

7. Определить скорость цепи, м/с:

. (4.2.5)

Таблица 4.2.3

Приводные роликовые однорядные цепи (ГОСТ 13568-97) (рис. 4.2.3)

Обозначение цепей	t, мм	b1, мм	d3, мм	h, мм	Аоп, мм	Fразр, кН	q, кг
Пр–9,525–9,1	9,525	5,72	6,35	8,5	28	9,1	0,45
Пр–12,7–18,2	12,7	5,4	8,51	11,8	40	18,2	0,65
Пр–12,7–18,2*	12,7	7,75	8,51	11,8	50	18,2	0,75
Пр–15,875–23	15,875	6,48	10,16	14,8	55	23	0,8
Пр–15,875–23*	15,875	9,65	10,16	14,8	71	23	1,0
Пр–19,05–31,8*	19,05	12,7	11,91	18,2	105	31,8	1,9
Пр–25,4–60*	25,4	15,88	15,88	24,2	180	60	2,6
Пр–31,75–89*	31,75	19,05	19,05	30,2	260	89	3,8
Пр–38,1–127*	38,1	25,4	22,23	36,2	395	127	5,5
Пр–44,45–172,4*	44,45	25,4	25,7	42,4	475	172,4	7,5
Пр–50,8–227*	50,8	31,75	28,58	48,3	645	227	9,7
Примечание: *Цепи, изготавливаемые двухрядными и трехрядными; = 0,28t2 , где – проекция площади опорной поверхности шарнира.

8. Определить окружную силу, Н:

. (4.2.6)

9. Определить давление в шарнирах цепи, МПа:

, МПа. (4.2.7)

10. Провести сравнение р ≤ [р] ,

где [р] – допускаемое давление в шарнирах цепи выбранного шага (табл. 4.2.4):

• если условие не выполняется, то следует или увеличить шаг цепи и перейти к п. 7, или увеличить число рядов цепи (коэффициент рядности m) и перейти к п. 6;

• если условие выполняется, то перейти к следующему пункту расчета.

Таблица 4.2.4

Допускаемое давление [р] для роликов цепей, МПа

Частота вращения n1, об/мин	Шаг цепи t, мм
	12,7;	19,05;25,4	31,75;38,1	44,45;50,8
50	34,3	34,3	34,3	34,3
200	30,9	29,4	28,1	25,7
400	28,1	25,7	23,7	20,6
600	25,7	22,9	20,6	17,2
800	23,7	20,6	18,1	14,7
1000	22,0	18,6	16,3	–
1200	20,6	17,2	14,7	–
1600	18,1	14,7	–	–
2000	16,3	–	–	–
2400	14,7	–	–	–
2800	13,4	–	–	–

11. Определить межосевое расстояние: а = 40t.

12. Определить число звеньев цепи:

. (4.2.9)

13. Определить длину цепи:

L = ω∙ t. (4.2.10)

14. Определить число входов цепи в зацепление с обеими звездочками (число ударов) за 1 секунду:

. (4.2.11)

15. Провести сравнение  ≤ [], где [] – допустимое число ударов, определяемое по табл. 4.2.5:

• если условие не выполняется, то увеличить а и перейти к пункту 12;

• если условие выполняется, перейти к следующему пункту.

Таблица 4.2.5

Допустимое число входов цепи в зацепление с обеими звездочками [ ]

Шаг цепи	12,7	15,875	19,05	25,4	31,75	50,8
[ ]	60	50	36	30	25	15

16. Определить диаметры начальных окружностей звездочек:

; . (4.2.12)

17. Определить диаметры вершин ведущей и ведомой звездочек:

; . (4.2.13)

18. Определить нагрузку на вал с учетом нагрузки от центро­бежной силы и веса цепи:

F_r = 1,2 F_t. (4.2.14)